Electrozii flexibili cu peliculă subțire, plasați direct pe țesutul creierului, sunt promițători pentru diagnosticul și tratamentul epilepsiei – demonstrează recent oamenii de știință de la Tokyo Tech.
Datorită unui design inovator, acești electrozi durabili se potrivesc cu proprietățile mecanice ale țesutului creierului, ceea ce duce la o performanță mai bună în timpul înregistrărilor electrocorticografice și a stimulării neurale țintite.
Epilepsia: Stimularea creierului cu electrozi neuronali
Măsurarea activității electrice a creierului este o tehnică utilă pentru diagnosticarea epilepsiei.
Dintre numeroasele abordări adoptate, electroencefalografia (EEG) este cea mai puțin invazivă.
Ce este EEG?
În timpul înregistrărilor EEG, electrozii sunt plasați pe scalp.
Acest lucru limitează rezoluția EEG, deoarece semnalele electrice de la creier sunt atenuate în momentul în care ajung la scalp.
Ce este electrocorticografia?
Epilepsia: Stimularea creierului cu electrozi neuronali
În schimb, electrocorticografia (ECoG) implică plasarea electrozilor neuronali direct pe suprafața creierului.
- Fiind în contact strâns cu regiunea de interes, electrozii ECoG oferă înregistrări mai bune ale activității creierului.
- Este, de asemenea, posibilă trimiterea de impulsuri electrice prin electrozi pentru a stimula grupuri specifice de neuroni, cu scopul de a gestiona crizele de epilepsie.
Electrocorticografia (ECoG) este un tip de electroencefalografie intracraniană, un tip de monitorizare electrofiziologică, care utilizează electrozi plasați direct pe suprafața expusă a creierului pentru a înregistra activitatea electrică din cortexul cerebral.
ECoG poate fi efectuată fie în sala de operație în timpul intervenției chirurgicale (ECoG intraoperator), fie în afara intervenției chirurgicale (ECoG extraoperator). Deoarece este necesară o craniotomie (o incizie chirurgicală în craniu) pentru a implanta grila de electrozi, ECoG este o procedură invazivă.
Epilepsia: Stimularea creierului cu electrozi neuronali
Electrozii ECoG convenționali au un dezavantaj major. De obicei, nu se potrivesc cu proprietățile mecanice și curbura țesutului cerebral, ceea ce duce la creșterea presiunii cerebrale și la alte efecte adverse.
Deși electrozii neuronali moi au fost dezvoltați pentru a atenua această problemă, fie le lipsește durabilitatea și rezistența, fie necesită procese complexe de fabricație.
- Pentru a aborda aceste probleme, o echipă de cercetare de la Institutul de Tehnologie din Tokyo (Tokyo Tech) a dezvoltat un nou tip de electrod neural flexibil. Designul și descoperirile lor, publicate recent în Advanced Materials Technologies, pot revoluționa modul în care sunt efectuate înregistrările ECoG și stimularea neuronală directă.
- Substratul electrodului propus constă într-o peliculă subțire dintr-un material flexibil numit polistiren-bloc-polibutadienă-bloc-polistiren (SBS).
- Cercetătorii au folosit o imprimantă cu jet de cerneală pentru a fabrica cabluri conductoare pe electrod cu nanocerneală de aur.
- În cele din urmă, au acoperit circuitul prin stivuirea unui alt strat SBS ca izolație, cu microcanale perforate cu laser ca puncte de măsurare sau de stimulare.
- Prin teste mecanice extinse și simulări, cercetătorii au demonstrat că electrodul se conformează cu exactitate formei țesutului cerebral, care conține multe creste neregulate.
- Procesul său simplu de proiectare și fabricare este, de asemenea, un avantaj major, deoarece este favorabil adoptării pe scară largă a electrodului propus în aplicații practice.
- Această descoperire evidențiază potențialul electrozilor neuronali flexibili cu film subțire pentru diagnosticul și tratamentul epilepsiei.
- Electrozii nu au provocat inflamație sau efecte adverse în creierul animalelor testate chiar și la câteva săptămâni după procedură, evidențiind compatibilitatea acestora cu țesutul biologic.
- Integrarea electrodului cu peliculă subțire într-un dispozitiv implantabil l-ar putea face mai puțin invaziv și mai sensibil la activitatea electrică anormală a creierului, explică echipa japoneză.
- Acest lucru ar permite îmbunătățirea diagnosticului și a strategiilor terapeutice pentru gestionarea epilepsiei rezistente la tratament.
Sursa: Science Daily